改性水泥混凝土研究范文

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《福建建材雜志》2014年第八期

1試驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)采用固定的混凝土配合比，在乳液種類和乳液摻量變化的情況下，對(duì)混凝土性能的影響。然后再測(cè)試彎曲韌性、斷裂韌性、沖擊韌性，研究乳液對(duì)以上性能之間的相關(guān)性。利用Instron1394萬能伺服儀測(cè)試聚合物混凝土的彎曲韌性，彎曲韌性值通過100mm×100mm×400mm試件三分點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)測(cè)得，按照0.5MPa/s的加載速度均勻加載，得到荷載撓度曲線，記錄試件的荷載和撓度數(shù)據(jù)，通過對(duì)曲線的積分得到韌性指數(shù)【2】。斷裂韌性實(shí)驗(yàn)采用100mm×100mm×400mm的混凝土試件，中部切40mm的切口，養(yǎng)護(hù)至28天，試驗(yàn)在微機(jī)控制電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行,試驗(yàn)采用位移控制加載,加載速度為l00N/s。本抗沖擊試驗(yàn)采用美國混凝土學(xué)會(huì)（ACI）544委員會(huì)推薦的“落重法”進(jìn)行。為了更加真實(shí)地反映出PCC材料的沖擊韌性和提高試驗(yàn)的效率，在底座制作一個(gè)空心的鋼制圓環(huán)，如圖2～3所示。鋼制圓環(huán)內(nèi)徑為100mm，厚度為5mm。試驗(yàn)采用直徑150mm厚度64mm的圓餅試件進(jìn)行測(cè)試，每組測(cè)試3個(gè)試件。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1乳液種類對(duì)聚合物改性水泥混凝土強(qiáng)度性能的影響本節(jié)主要以抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、折壓比為技術(shù)指標(biāo)研究了聚合物乳液種類、用量對(duì)水泥基材料力學(xué)性能的影響。本實(shí)驗(yàn)選用了StyrofanD623丁苯乳液、AcronalPS608苯丙乳液、S400丙烯酸乳液，在固定配合比參數(shù)不變的情況下，測(cè)試了不同聚合物改性水泥混凝土的7d、28抗壓、抗折強(qiáng)度【3】，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。為研究聚合物乳液種類、用量對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響，試驗(yàn)中水泥用量為350kg/m3，水灰比固定為0.32。通過對(duì)SD623、PS608、S400對(duì)水泥基材料相關(guān)物理化學(xué)性能影響的研究發(fā)現(xiàn)：SD623能在一定程度上較好地提高混凝土的力學(xué)性能，因此可以優(yōu)選SD623作為改性混凝土所用乳液。

2.2聚合物乳液摻量對(duì)聚合物改性水泥混凝土強(qiáng)度性能的影響本實(shí)驗(yàn)配合比采用水泥用水量為350kg/m3，水灰比為0.32,集料0～2.36mm的用量為626kg/m3，4.75～9.5mm用量為835kg/m3，2.36～4.75mm用量為626kg/m3。由表5、圖1和圖2可以看到隨著丁苯乳液摻量的提高，無論是7d還是28d，PCC的抗折強(qiáng)度先增加后減小，在乳液摻量為15%的時(shí)候出現(xiàn)最大值，而抗壓強(qiáng)度隨著乳液摻量的提高而逐漸降低，可見適當(dāng)?shù)膿郊泳酆衔锶橐簩?duì)混凝土抗折強(qiáng)度存在一定的改善作用【4】。由于乳液的摻入，乳液納米級(jí)的顆粒能夠填補(bǔ)界面過渡區(qū)空隙【5】，并且成膜后利于界面的粘結(jié)力發(fā)展，從而宏觀上表現(xiàn)為混凝土抗折強(qiáng)度性能一定程度的提高。

2.3水泥混凝土彎曲韌性-斷裂韌性-沖擊韌性之間的關(guān)系研究

2.3.1彎曲韌性-沖擊韌性之間關(guān)系研究由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，不同乳液摻量PCC斷裂韌度、28d彎曲韌性和沖擊次數(shù)與沖擊韌性數(shù)據(jù)，如表6、表7、表8所示，顯示不同乳液摻量下PCC的平均沖擊韌性值，其中乳液摻量分別為0、15%、30%、45%、60%，通過擬合得到如圖所示的線性關(guān)系式，相關(guān)系數(shù)【6】為0.95，可見在乳液摻量≤60%的條件下，隨著乳液摻量由0逐漸增加，PCC彎曲韌性增加，抗沖擊性能也得到增強(qiáng)，并且兩者成正比例的線性關(guān)系。

2.3.2斷裂韌性-沖擊韌性之間關(guān)系研究由圖4斷裂韌性與沖擊韌性之間的關(guān)系圖可得到，兩者存在明顯的線性數(shù)學(xué)關(guān)系，沖擊韌性隨著斷裂韌性的增加而下降。兩種指標(biāo)易以在理論上取得相關(guān)關(guān)系式，并且沖擊韌性為動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)，斷裂韌性為準(zhǔn)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)相對(duì)準(zhǔn)確。但是兩者理論基礎(chǔ)不同，但是作用機(jī)理是有一定的聯(lián)系。

2.3.3彎曲韌性-斷裂韌性之間關(guān)系研究由圖5彎曲韌性與斷裂韌度之間的關(guān)系圖可得到，兩者并不存在單純的線性關(guān)系，兩種指標(biāo)難以在理論上取得相關(guān)關(guān)系式，斷裂韌度是材料抵抗裂紋擴(kuò)展的能力，而彎曲韌性是指材料抵抗彎曲變形的能力，盡管都與材料的“韌性”有關(guān)，但是兩者表征材料不同的性質(zhì)。

3結(jié)論

（1）丁苯乳液相對(duì)于苯丙乳液、丙烯酸乳液具有對(duì)混凝土更好的改性效果。隨著丁苯乳液摻量由0增加至60%，其抗折強(qiáng)度值呈現(xiàn)先增大后減小變化，在乳液摻量為15%的條件下呈現(xiàn)最大值，而抗壓強(qiáng)度隨著乳液摻量的增加而降低。（2）丁苯乳液對(duì)PCC的彎曲韌性提高作用較為顯著。乳液摻量越高，PCC的彎曲韌性也相對(duì)提高。（3）在乳液摻量≤60%的條件下，隨著乳液摻量由0逐漸增加，PCC彎曲韌性增加，抗沖擊性能也得到增強(qiáng)，并且兩者成正比例的線性關(guān)系。沖擊韌性隨著斷裂韌性的增加而下降，成反比關(guān)系。

作者：容豪單位：科之杰新材料集團(tuán)有限公司